Дослідження реакційних властивостей багатошарових фольг та їх використання для реакційної пайки Студент ФФ-21 Косячкін Є. М. Науковий керівник: Устінов А. І. Інститут Електрозварювання ім. Є. О. Патона, Київ, Україна
Проблематика роботи Проблема: Можливе вирішення: Основна ідея: 1 для багатьох задач з'єднань сильний розігрів може призвести до деградації компонент та їх властивостей. в таких випадках можна використовувати багатошарові реакційноздатні фольги локального прогріву зони з'єднання. для дослідження впливу структурних характеристик фольг на їхню реакційну здатність. Дослідження властивостей композиційних фольг. Отримання нероз'ємних з'єднань.
Мета роботи • Метою роботи є вивчення впливу структурних параметрів багатошарової реакційноздатної фольги (БФ) на її реакційні характеристики. • Створення та дослідження композиційних БФ. • Отримання нероз'ємних з'єднань за допомогою БФ. 2
Реакційноздатна багатошарова фольга. 3 БФ складається з шарів елементів, що чергуються. Основними структурними характеристиками БФ є: • • • хімічний склад (ат. %); період чергування шарів (період мультишару) (нм); загальна товщина фольги (мкм). Зображення з скануючого електронного. Ti(36 нм) мікроскопу (СЕМ) мікроструктури поперечного перерізу БФ Al/Ti (λ=68 нм). Світлі шари – Al(32 нм) титан, темні – алюміній.
Швидкі реакції у БФ, що самопоширюються Високотемпературний синтез, що самопоширюється (ВСС) Схема розповсюдження ВСС у фользі Тепловий вибух (ТВ) Термограма ТВ 4
5 Електронно-променевий метод отримання композитних БФ 1 Схема електронно-променевого осадження конденсатів з багатошаровою структурою: 2 3 6 4 5 1 – електронно-променеві гармати для нагріву підкладки; 2 – підкладка, закріплена на вертикальну вісь; 3 – електронно-променеві гармати для випаровування; 4 – злитки нікелю та алюмінію; 5 – перегородка; 6 – злиток припою на основі Sn. Розподіл компонент композиційної реакційеоздатної системи Al/Ni товщини. вздовж її
Дослідження реакційної здатності БФ в залежності від її структурних параметрів та складу Залежність температури ініціації ТВ для систем Al/Ti (ліворуч) та Al/Ni (праворуч). Характер залежності якісно зберігається для систем різного складу та з різними структурними параметрами. Залежність змінюється чисельно при зміні складу системи або її структурних параметрів. 6
Порівняння ТВ у фольгах з припоєм та без Залежність ініціювання ТВ у БФ без припою (ліворуч) та БФ з припоєм (праворуч). У системах Al/Ti з припоєм температура ініціювання ТВ в середньому вище на 50 -80 градусів, ніж в схожих системах без припою
Вплив припою на реакційні характеристики БФ 7 Реакційні параметри схожих фольг з та без припою Фольга Т-ра фронту, К Швидкість фронту, м/с Мультишар, нм Товщина, мкм Максимальна температура ТВ, К температура ініціювання ТВ (при швидкості нагріву 10 К/с), К Al 46 Ni 54 1450 0, 89 71 59 1973 - Al 47 Ni 53 1990 1, 24 65 57 >2073 - Al 50 Ti 50 - - 58, 4 55, 4 1273 475 1093 0, 21 68 26 1913 390 +Sn(7 мкм) +Al. Cu(7 мкм) Al 49 Ti 51
Методика отримання нероз’ємних з’єднань Р Схема пайки текстоліту за допомогою ВСС реакції у композитній БФ. 1 – прес, 2 – текстолітові пластинки, 3 – композитна БФ, 4 – дисплей, що показує навантаження на систему, 5 – електрична іскра, якою ініціюється ВСС. Схема зварювання пластмас за допомогою ТВ у БФ. 1 – магніторезонансна камера, 2 – зразки пластмас, що зварюються, 3 – БФ, 4 – стінки резонатору, 5 – магнетрон з частотою 2, 4 ГГц, 6 – стояча хвиля. 8
Отриманні з'єднання СЕМ зображення структури з’єднання текстолітових пластин, фольгованих міддю. З’єднання отримане з використанням композитної БФ. 1 -припій; 2 -БФ; 3 -мідь. 9
Отриманні з'єднання а Зображення структури з'єднання пластмас, отриманих за допомогою БФ: а - оргскло, б - поліпропілен. 10 б
Висновки • Досліджена залежність температури ініціаціювання ТВ від швидкості нагріву для систем різного складу та з різними структурними параметрами. Показано, що дана залежність має нелінійний вигляд та зберігає свій характер незалежно від складу та структури системи. При збільшені періоду мультишару температури ініціювання ТВ рівномірно зміщуються в область вищих температур. • Досіджено вплив додаткових шарів припою на реакційні властивості БФ. Так, для системи Al/Ni, за допомогою якої здійснюється реакційна пайка, показано, що вплив припою недостатній для зупинення поширення реакції, а виділеного тепла достатньо для повного розплавлення припою. Для системи наявність додаткового шару припою призвела до збільшення температури ініціювання ТВ в середньому на 50 -80 градусів та значного зменшення максимальної температури ТВ на 200 -700 градусів. • Показана можливість використання БФ для отримання нероз’ємних з'єднань при реакційній пайці та зварюванні пластмас. 11
Дякую за увагу!
Скачать презентацию Дослідження реакційних властивостей багатошарових фольг та їх використання
Косячкин(защита).ppt